C语言基础_第12章_位运算

1、第十二章l 主要内容12.112.1位运算符和位运算位运算符和位运算12.212.2位运算举例位运算举例12.312.3位段位段 概念l 位运算是指按二进制位进行的运算。因为在系统软件中，常要处理二进制位的问题。l 例如：将一个存储单元中的各二进制位左移或右移一位，两个数按位相加等。l 语言提供位运算的功能，与其他高级语言（如PASCAL）相比，具有很大的优越性。 12.1 位运算符和位运算运算符运算符 含义含义 运算符运算符 含义含义 按位与按位与 取反取反 | | 按位或按位或 右移右移(1)(1)位运算符中除以外，均为二目（元）运算符，位运算符中除以外，均为二目（元）运算符，即要求两侧各

2、有一个运算量。即要求两侧各有一个运算量。(2)(2)运算量只能是整型或字符型的数据，不能为实型运算量只能是整型或字符型的数据，不能为实型数据。数据。语言提供的位运算符有：语言提供的位运算符有： 12.1.1“按位与”运算符（）按位与是指：按位与是指：参加运算的两个数据，按二进制位进行参加运算的两个数据，按二进制位进行“与与”运算。如果两个相应的二进制位都为，则运算。如果两个相应的二进制位都为，则该位的结果值为；否则为。即：该位的结果值为；否则为。即：，例：例：并不等于，应该是按位与运算：并不等于，应该是按位与运算：注意：注意：如果参加如果参加& &运算的是运算的是负数（如负数（

3、如-3&-5-3&-5），则要以），则要以补码形式表示为二进制数补码形式表示为二进制数，然后再按位进行，然后再按位进行“与与”运算。运算。 0000001100000011(3)(3)& & 0000010100000101(5)(5) 0000000100000001(1)(1) 3&5的值得的值得按位与的用途： 若想对一个存储单元清零，即使其全部二进制位若想对一个存储单元清零，即使其全部二进制位为，只要找一个二进制数，其中各个位符合以下为，只要找一个二进制数，其中各个位符合以下条件：条件：原来的数中为的位，新数中相应位为。原来的数中为的位，新数中相应

4、位为。然后使二者进行运算，即可达到清零目的。然后使二者进行运算，即可达到清零目的。(1) (1) 清零。清零。 例：例： 原有数为原有数为，另找一个数，设它为，另找一个数，设它为，这样在原，这样在原数为的位置上，该数的相数为的位置上，该数的相应位值均为。将这两个数应位值均为。将这两个数进行运算：进行运算： 0010101100101011& & 1001010010010100 0000000000000000 (2) (2) 取一个数中某些指定位。取一个数中某些指定位。 如有一个整数（个字节），想要取其如有一个整数（个字节），想要取其中的低字节，只需将与中的低字节，只需将与8

5、 8个个1 1按位与即可。按位与即可。 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0abc0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 (3)(3)保留一位的方法：与一个数进行运算，保留一位的方法：与一个数进行运算，此数在该位取。此数在该位取。即：即：a=84,b=59a=84,b=59 c=a&b=16 c=a&b=16例：例：有一数，想把其中左面第有一数，想把其中左面第、位保留下来，运算如下：、位保留下来，运算如下： 0101010001010100(84)(84)&

6、& 0011101100111011(59)(59) 0001000000010000(16)(16) 12.1.2 “按位或”运算符（|） 两个相应的二进制位中只要有一个为，该位两个相应的二进制位中只要有一个为，该位的结果值为。的结果值为。即即 | |，| |，| |，| |例：例： 060|017,060|017,将八进制数将八进制数6060与八进制数与八进制数1717进行进行按位或运算。按位或运算。 0011000000110000| | 0000111100001111 0011111100111111 应用：应用：按位或运算常用来对一个数据的某按位或运算常用来对一个数据的某些

7、位定值为。例如：如果想使一个数些位定值为。例如：如果想使一个数的低位改为，只需将与进行的低位改为，只需将与进行按位或运算即可。按位或运算即可。12.1.3“异或”运算符（） 异或运算符异或运算符也称也称XORXOR运算符。它的规则是：运算符。它的规则是：若参加运算的两个二进制位若参加运算的两个二进制位同号则结果为（假）同号则结果为（假） 异号则结果为（真）异号则结果为（真）即即:00=0:00=0，01=101=1，10=110=1， 11=011=0即即:071052=023 :071052=023 （八进制数）（八进制数） 0011100100111001 0010101000101010

8、 0001001100010011 例：例：（）（） 使特定位翻转使特定位翻转设有，想使其低位翻设有，想使其低位翻转，即变为，变为。可以将它与转，即变为，变为。可以将它与进行进行运算，即：运算，即：运算符应用：运算符应用： 0111101001111010 0000111100001111 0111010101110101 运算结果的低位正运算结果的低位正好是原数低位的翻转。好是原数低位的翻转。可见，要使哪几位翻转就可见，要使哪几位翻转就将与其进行将与其进行运算的该几运算的该几位置为即可。位置为即可。因为原数中的与进行因为原数中的与进行运算得，运算得，得，故保留原数得，故保留原数。例如：例如：

9、01201200=01200=012（）（） 与相与相，保留原值，保留原值 0000101000001010 0000000000000000 0000101000001010（）（） 交换两个值，不用临时变量交换两个值，不用临时变量例如：，。例如：，。想将和的值互换，可以用以下赋值语句实现：想将和的值互换，可以用以下赋值语句实现：ab;ab;ba;ba;ab;ab; （） （abab的结果，的结果，a a已变成）已变成）（） （baba的结果，的结果，b b已变成）已变成）（） （abab的结果，的结果，a a已变成）已变成） 执行前两个赋值语句：执行前两个赋值语句：“；”和和“；”相当于相

10、当于b=b(ab)b=b(ab)。 再执行第三个赋值语句：再执行第三个赋值语句： 。由于。由于a a的的值等于（值等于（），），b b的值等于（的值等于（），），因此，相当于因此，相当于a=a=，即，即a a的值等的值等于于，等于。，等于。 得到原来的值。得到原来的值。即等效于以下两步：即等效于以下两步： 12.1.4 “取反”运算符（） 是一个单目（元）运算符，用来对一个二是一个单目（元）运算符，用来对一个二进制数按位取反，即将变，将变。例如进制数按位取反，即将变，将变。例如，是对八进制数（即二进制数，是对八进制数（即二进制数）按位求反。）按位求反。 0000000000010101 000

11、0000000010101（）（） 1111111111101010 1111111111101010 ( (八进制数八进制数177752)177752) 12.1.5 左移运算符（） 左移运算符是用来将一个数的各二进制左移运算符是用来将一个数的各二进制位全部左移若干位。位全部左移若干位。 例如：例如：a=2a=) 右移运算符是右移运算符是a2a2表示将表示将a a的各二进制位的各二进制位右移右移2 2位，移到右端的低位被舍弃位，移到右端的低位被舍弃, ,对无符号对无符号数数, ,高位补高位补0 0。例如：例如：a=017a=017时时: : a a的值用二进制形式表示为的值用二进制形式表示为

12、0000111100001111， 舍弃低舍弃低2 2位位1111： a2=00000011a2=00000011右移一位相当于除以右移一位相当于除以2 2 右移右移n n位相当于除以位相当于除以2n2n。 在右移时在右移时, ,需要注意符号位问题：需要注意符号位问题： 对无符号数对无符号数, ,右移时左边高位移入右移时左边高位移入0 0；对；对于有符号的值于有符号的值, ,如果原来符号位为如果原来符号位为0(0(该数为正该数为正),),则左边也是移入则左边也是移入0 0。如果符号位原来为。如果符号位原来为1(1(即负即负数数),),则左边移入则左边移入0 0还是还是1,1,要取决于所用的计算

13、要取决于所用的计算机系统。有的系统移入机系统。有的系统移入0,0,有的系统移入有的系统移入1 1。移。移入入0 0的称为的称为“逻辑右移逻辑右移”, ,即简单右移；移入即简单右移；移入1 1的称为的称为“算术右移算术右移”。 例：例： a a的值是八进制数的值是八进制数113755113755： a:1001011111101101 a:1001011111101101 （用二进制形式表示）（用二进制形式表示）a1: 0100101111110110 (a1: 0100101111110110 (逻辑右移时逻辑右移时) )a1: 1100101111110110 (a1: 1100101111

14、110110 (算术右移时算术右移时) ) 在有些系统中在有些系统中,a1,a1得八进制数得八进制数045766,045766,而在而在另一些系统上可能得到的是另一些系统上可能得到的是145766145766。Turbo CTurbo C和其和其他一些他一些C C编译采用的是算术右移编译采用的是算术右移, ,即对有符号数右即对有符号数右移时移时, ,如果符号位原来为如果符号位原来为1 1，左面移入高位的是，左面移入高位的是1 1。12.1.7 12.1.7 位运算赋值运算符位运算赋值运算符 位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符。位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符。 例如例如: &

15、amp;=, |=, =, =, =, =例：例： a & = b相当于相当于 a = a & b a =2相当于相当于a = a 4 目的是使要取出的那几位移到最右端目的是使要取出的那几位移到最右端 未右移时的情况未右移时的情况 右移右移4位后的情况位后的情况 设置一个低设置一个低4 4位全为位全为1,1,其余全为其余全为0 0的数。的数。 ( 0 4) & ( 0 4 )程序如下：程序如下：#include void main() unsigned a,b,c,d; scanf(“%o”,&a); b=a4; c=(04); d=b&c; print

16、f(“%o,%dn%o,%dn”,a,a,d,d);运行情况如下：运行情况如下：（输入）（输入）， 217 217 （的值）（的值）， 13 13 （的值）（的值） 输入的值为八进制数输入的值为八进制数331331， 其二进制形式为其二进制形式为1101100111011001 经运算最后得到的经运算最后得到的d d为为0000110100001101 即八进制数，十进制数即八进制数，十进制数1313。例例12.2 12.2 循环移位。循环移位。要求将进行右循环移位要求将进行右循环移位 将右循环移位，将右循环移位，即将中原来左面即将中原来左面（）位右（）位右移位，原来右端移位，原来右端位移到最

17、左面位移到最左面位。位。 将的右端位先放到中的高位中，将的右端位先放到中的高位中，实现语句：（）；实现语句：（）； 将右移位，其左面高位位补，将右移位，其左面高位位补，实现语句：；实现语句：； 将与进行按位或运算，即将与进行按位或运算，即| |；步骤：步骤： 程序如下：程序如下：#include void main() unsigned a,b,c; int n; scanf(“a=%o,n=%d”,&a,&n); b=an; c=c|b; printf(“%on%o”,a,c);运行情况如下：运行情况如下：， 3 运行开始时输入八进制数运行开始时输入八进制数157653157

18、653，即二进制数即二进制数11011111101010111101111110101011循环右移位后得二进制数循环右移位后得二进制数01111011111101010111101111110101即八进制数即八进制数7576575765 12.3 位段 信息的存取一般以字节为单位。实际上，有时信息的存取一般以字节为单位。实际上，有时存储一个信息不必用一个或多个字节，例如，存储一个信息不必用一个或多个字节，例如，“真真”或或“假假”用或表示，只需位即可。在计算机用或表示，只需位即可。在计算机用于过程控制、参数检测或数据通信领域时，控制用于过程控制、参数检测或数据通信领域时，控制信息往往只占一

19、个字节中的一个或几个二进制位，信息往往只占一个字节中的一个或几个二进制位，常常在一个字节中放几个信息。常常在一个字节中放几个信息。可以人为地将一个整型变量可以人为地将一个整型变量datadata分为几部分。分为几部分。 但是用这种方法给一个字节中某几位赋但是用这种方法给一个字节中某几位赋值太麻烦。可以位段结构体的方法。值太麻烦。可以位段结构体的方法。 怎样向一个字节中的一个或几个二进制位赋值和改怎样向一个字节中的一个或几个二进制位赋值和改变它的值呢？可以用以下两种方法变它的值呢？可以用以下两种方法: :（2 2）位段）位段 C C语言允许在一个结构体中以位为单位来指语言允许在一个结构体中以位为

20、单位来指定其成员所占内存长度，这种以位为单位的成定其成员所占内存长度，这种以位为单位的成员称为员称为“位段位段”或称或称“位域位域” ( bit field) ( bit field) 。利用位段能够用较少的位数存储数据。利用位段能够用较少的位数存储数据。 程序如下：程序如下：struct packed-data unsigned ：；：； unsigned：；：； unsigned：；：； unsigned：；：； int ； data； （1 1）位段成员的类型必须指定为）位段成员的类型必须指定为unsignedunsigned或或intint类型。类型。（2 2） 若某一位段要从另一个字开始存放，可用以下形若某一位段要从另一个字开始存放，可用以下形式定义：式定义：unsigned ：1；unsignedb：；